油层爆燃压裂造缝加载模型

油层爆燃造缝加载模型是油层爆燃压裂造缝动态模拟模型研究的基础.基于固体药柱燃烧分析、燃烧速度方程、质量守恒方程和能量守恒方程,建立药柱爆燃加载过程的燃烧速度、爆燃压力、爆燃温度随时间变化的计算模型,并分析其影响因素及影响规律.结果表明:药柱爆燃后压力、温度均迅速上升,达到峰值压力和峰值温度所用时间为毫秒级;在其他条件相同的情况下,装药壁厚增大,峰值压力和峰值温度不变,升压速率和升温速率减小;装药量增加,峰值压力、峰值温度、升压速率、升温速率均增大;初始压力增大,峰值压力增大,峰值温度减小,升压速率和升温速率不变;初始体积增加,峰值压力、峰值温度、升压速率、升温速率均减小.     

钢连铸电磁搅拌工艺中流场的数值模拟

利用旋转磁场特征变换模型方程并结合边界更新法,与k-ε湍流模型耦合计算了交变电磁场作用下连铸方坯内的流场.结果表明:电磁力使得钢液在水平方向形成旋转流动,能够降低向下过高的流速并增强回流;从搅拌区域垂直中心向下,水平旋转流动的速度逐渐变小.钢液旋转流速随电源电流和频率的增大而提高,并且在水平面上呈单峰值分布,在近壁面处最大.     

粗糙圆形管道中的振荡流

在壁面粗糙为振幅很小的正弦波的圆形管道中,周期振荡的压力梯度驱动不可压粘性流体的流动,运用摄动法求解管道内流体的近似解析速度及其体积流率.在此基础上研究了无量纲参数对速度u及体积流率Q的影响,比如雷诺数Re,无量纲的压力梯度振幅参数A,正弦波状粗糙的小振幅ε,以及波数k.其中,速度及体积流率随着Re的增加而减小;随着压力梯度振幅参数A的增加而增加.     

平行板微管道间Jeffreys流体的周期电渗流动研究

运用分离变量法求解了平行板微管道中线性粘弹性流体的周期电渗流动.解析求解了线性化的Poisson-Boltzmann方程,柯西动量方程和Jeffreys本构方程.通过数值计算,分析了各参数对速度剖面的影响.固定振荡雷诺数Re,当松弛时间λ1ω增大时,流体在外加电场下变得更加快速.同样,对于给定的滞后时间λ2ω,较高的振荡雷诺数Re将会导致EOF速度剖面的剧烈振荡,同时EOF速度剖面的振幅显著减小,在距离EDL远的地方,EOF速度几乎趋近于零.此外,随时间变化的速度剖面给出了对这种流动特性的进一步认识.     

Powell-Eyring模型的平行平板间库埃特流动

利用同伦摄动法求解了平行平板间Powell-Eyring流体的库埃特流动,得到了近似解,并用切比雪夫谱配置法验证近似解.在此基础上,研究了无量纲参数无量纲压力梯度Ω和Powell-Eyring流体和牛顿流体的黏度之比Reγ对速度剖面u的影响.结果表明,同伦摄动法的收敛速度较快,展开到1阶解就完全跟数值解吻合;速度振幅随Ω增加而减少,随Reγ增加而增加.     

旋转磁单极子场方程的研究

从‘t Hooft磁单极子和Julia-Zee双子的场方程及其严格经典解出发,推导了稳态旋转磁单极子的场方程.并讨论了旋转对磁单极子解随旋转角速度增大的变化情况.     

自由活塞直线发电机输出性能试验研究

为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气压力、运行频率及外部负载电阻对FPLG输出功率和能量转换效率的影响。研究结果表明,适当提高进气压力,能够明显提高FPLG峰值输出功率和能量转化效率。然而,峰值输出功率随着运行频率的增大而迅速下降。当运行频率为2.0Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,FPLG的转换效率最大,可达到45.82%。随着外部负载电阻的增大,FPLG的峰值输出功率呈现出先增大后减小的趋势。当运行频率为2.5Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,峰值输出功率最大,为47.5 W。     

流体的粘弹性对周期性圆管层流流动规律的影响

将粘弹性Maxwell流体本构方程和圆管层流运动基本方程相结合 ,利用数学解析方法研究了周期性压力梯度推动下脉动层流的流动规律 ,并得到粘弹性流体在圆管内周期性流动的速度表达式 ,按两种情形分析了粘弹性Maxwell流体脉动层流速度振幅分布状况。研究结果表明 ,Maxwell流体在 0～ 2π的周期内呈振荡流动。当ωt =0时 ,其速度振幅随频率和松弛时间的增大而减小。     

矩形微通道流动入口段的阻力特性分析

运用Fluent软件对宽高比ε为0.1～1.0的矩形微通道层流流动入口段的阻力特性进行了三维数值模拟.结果表明:宽高比ε和雷诺数Re对表观摩擦因子与雷诺数乘积f_(app)Re有一定的影响.f_(app)Re值随着宽高比ε的增大而减小,在不同的Re数范围内呈现了不同的影响.当Re数小于300时,f_(app)Re值随Re数的增大而减小;Re数大于300后,f_(app)Re值随Re数变化很小.当流动达到充分发展后f_(app)Re值保持不变,且与Re数无关.此外还研究了ε和Re数对水力进口长度的影响.发现当Re数小于和等于20时,无量纲进口长度随着ε的增大逐渐减小;当Re数大于20,无量纲进口长度随着ε的增大呈先增后减的趋势,且在宽高比为0.3～0.4时达到峰值.基于得到的结果,提出了新的层流流动进口长度关系式,该式对微型设备的设计和优化具有一定的指导意义.     

入口压力与冷气流率对涡流管制冷性能影响研究

考虑到切向入口压力与冷气流率两个特定因素对涡流管制冷性能的重要影响，通过系统的实验方法研究了涡流管制冷效应、单位制冷量和绝热效率随此二者因素的变化规律，并以实验数据为依据，给出相应的经验方程．结果表明：当冷气流率不变时，制冷效应、单位制冷量都随入口压力的增大而增大，而绝热效率几乎不受入口压力的影响；在入口压力不变的条件下，制冷效应、单位制冷量和绝热效率都随冷气流率的增大呈现先上升而后下降的趋势，在某一冷气流率下，制冷效应、单位制冷量和绝热效率最大，但是最大值所对应的冷气流率值却完全不同；对于本实验所用的涡流管，给出的经验方程能很好地与实验数据相关联     

基于高压电脉冲煤体增透的水激波波前时间变化规律研究

针对我国煤层气抽采率低的现状,首次提出在现有钻孔水压致裂的基础上,施以高压脉冲放电,以增加煤层水压致裂过程中裂隙的通透性;借助自主研发的高压脉冲水中放电实验装置,研究了脉冲放电水激波波前时间t及其斜率K随放电电压U及静水压力p0的变化规律,并结合相关的数据采集与分析系统进行了不同放电参数下的实验研究。通过建立水激波波前时间的理论计算模型,并对其进行求解,获得了t及K关于U和p0的二元函数关系式t=F(U,p0)及K=G(U,p0)。实验结果与理论计算均表明:当p0一定时,t随U的增大而减小,而K随U的增大而增大,即水压一定时,电压越高,水激波波前时间越短,峰值压力上升速度越快;当U一定时,t随p0的增大而增大,而K随p0的增大而减小,即放电电压一定时,水压越高,水激波波前时间越长,峰值压力上升速度越慢。该研究为煤层高压电脉冲水压致裂提供了理论依据。     

过渡流下近壁插入双圆柱对壁面传热特性的影响（英文）

为了研究过渡流下间隙比对传热特性的影响,通过Fortran程序建立了近壁插入串列双圆柱的模拟模型.控制方程包括连续方程、不稳定Navier-stokes方程和能量方程,通过有限体积的方法进行求解.结果表明,Nusselt数有两个峰值.第一个峰值出现是由于下壁面和上游圆柱之间流体的加速.随着间隙比的增加,流体的加速效应减小,峰值的大小降低.第二个峰值是由于流体的加速和上游圆柱尾流的洗刷效应.随着间隙比的增加,存在一个最佳插入位置,使得洗刷效应和加速效应达到峰值.当Re=200,P_s=4D,近壁插入串列双圆柱存在一个最佳插入位置,使得壁面的传热特性最佳.     

钛合金复杂型腔电火花加工工艺参数的试验研究

基于电火花成形加工的特点,对TC4钛合金复杂型腔的电火花加工进行了试验研究,分析了脉冲宽度、脉冲间隔及峰值电流等工艺参数对加工速度及电极损耗等工艺指标的影响.结果表明,峰值电流对工艺指标的影响较大,加工速度随峰值电流的增大和脉冲间隔的减小而增大.电极损耗随峰值电流和脉冲间隔的增大而增大,并随脉冲宽度的减小而增大.     

合成射流激励频率对车辆气动阻力的影响

利用大涡模拟方法,研究了激励频率对三维地面车辆气动阻力的影响规律及其控制机理.流动分析结果表明:合成射流布置在车辆顶部和斜背交界处,在不同激励频率下实现车辆减阻,当频率低于90 Hz时,增大频率,阻力增大;频率高于90 Hz,随着频率的增大,阻力减小;频率达到1 500Hz时,阻力不再减小.斜背附着距离和雷诺应力分布的差异解释了气动力随不同激励频率变化的原因.不同激励频率下的频谱分析表明:合成射流控制了斜背动态附着现象,导致速度、压力和阻力系数频谱峰值皆对应激励频率.     

点火能量对天然气空气预混合气层流燃烧的影响

通过改变点火线圈的充电时间,研究了充电时间与天然气空气预混合气点火能量、预混层流燃烧速度及压力和放热率等燃烧特性参数之间的关系.结果表明:点火能量随充电时间的增加而增大,当充电时间增加到6 ms时,点火能量的增加趋势减缓;点火能量能会影响火核的形成和初期火焰的发展,当火核半径发展到8mm时,火焰传播速度不受影响;压力峰值随点火能量的增加逐渐增大且峰值位置提前,当充电时间由2 ms增加到8 ms时,最大压力峰值增加了3.8％,峰值提前8.6 ms出现,火焰发展期和快速燃烧期分别缩短了5.2 ms和1.7ms.     

金属粉末动态注射成型充模过程的理论分析

基于连续介质理论和幂率模型,研究振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口圆盘型腔的过程的物理模型和相应的数学模型,通过对数学模型的推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿位置方程以及模腔入口压力方程.实验表明,在振动场作用下的熔体充模过程中,当平均注射流率不变且振动频率固定时,模腔入口处压力随振幅的增大而波动上升.理论计算的模腔压力值与实测值吻合较好,证明了理论计算的正确性.     

旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟

针对旋转条件下长尾喷管发动机的三维两相流场开展了一体化数值模拟,进行了旋转速度为0、100 r/min、300 r/min、500 r/min和1 000 r/min,颗粒直径为10 μm、40 μm、70 μm和100 μm条件下颗粒运动轨迹和聚集浓度分布影响的研究.研究结果表明:①与无旋转条件下的颗粒运动轨迹以及聚集分布规律相比,在本旋转条件下,颗粒的运动历程增加,滞留时间增加,颗粒的聚集部位发生改变;②随着旋转速度增大,颗粒加入主流后首先贴着壁面作周向环绕运动,旋转速度越大,颗粒的旋转环绕轨迹越长;颗粒环绕运动的区域也随着旋转速度的增大而增大;颗粒所滞留的时间总体上是增大的;③随着颗粒直径的增大,由于颗粒本身运动惯性的增大,随流性变弱,受旋转作用影响的程度变差,滞留时间减小;④随着旋转速度的增大,锥台型装药壁面和后封头处的颗粒聚集浓度呈现增加趋势,翼槽表面的颗粒聚集带由翼槽顶部向根部移去;轴线处的颗粒聚集浓度随旋转速度增大而逐渐减弱.     

基于运算微积的Stokes第二问题起动过程的精确解

为研究Stokes第二问题的起动过程,利用运算微积得到了问题的精确解。在时间趋于无限长时,该解逼近Stokes第二问题的精确解。研究发现:空间每一点的速度从初始时刻的零值开始增大,达到第一峰值后开始减小并进入振荡状态;流动开始为非等幅振荡,随时间进程最终发展为稳定的等幅振荡。在近壁面处,第一峰值低于该处达到稳定等幅振荡后的幅值;在远壁面处,第一峰值高于该处的等幅振荡幅值;之间存在一个临界距离,该处的第一峰值与等幅振荡的幅值相等。此外,平板振荡频率越低,流场达到稳态振荡所需时间越长,临界距离越短。研究还给出了频率和临界距离的定量关系,发现两者的乘积为一常数。     

电磁搅拌对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

针对260 mm×300 mm大方坯结晶器,采用有限元和有限体积法相结合的方法研究了电磁搅拌对结晶器流场和液面波动的影响.磁场模拟结果与现场实测数据一致.电磁搅拌使结晶器内钢液在水平截面呈旋转流动,在纵截面上形成两对回流方向相反的环流区,最大切向速度随电流和频率的增加而增大,结晶器自由液面的波动随电流和频率的增加而加剧.对于260 mm×300 mm大方坯轴承钢连铸,合理的结晶器电磁搅拌电流和频率分别是300 A和3 Hz.     

二维无解区域上一类广义Navier-Stokes方程的衰减率

主要研究二维无解区域Ω上一类广义Navier-Stokes方程速度梯度的L2衰减率.当u0∈L2(Ω)时利用新的能量方法和精确的计算得到了其速度梯度在L2范数下的衰减率为(1+t)-12.